Analisis no-lineal de estructuras de acero expuestas al fuego

Abstract

La presente Tesis de Máster plantea las bases del problema numérico del cálculo no-lineal de un modelo de barras tridimensional de estructuras de acero expuestas al fuego. La Tesis se articula en dos partes. La primera parte corresponde al estado del arte o del conocimiento donde se expone el análisis del fenómeno de incendio, del comportamiento del material acero y su planteamiento normativo. Gran parte de este volumen es dedicado al reducido número de ensayos realizados a escala real a lo largo de 35 años con objetivo de estudiar y analizar la respuesta de las estructuras de acero y mixtas frente regímenes de altas temperaturas e identificar los modos de fallo. La segunda parte corresponde al planteamiento numérico del modelo con el acoplamiento del problema térmico con el mecánico. El desarrollo del modelo se basa en la resolución del problema de flujos térmicos con una fuente de calor externa, donde la temperatura es la variable a conocer en cada uno de los puntos de la sección definidos por la retícula. Posteriormente, con la variable de temperatura definida, se activa el problema mecánico donde mediante un elemento barra de Euler- Bernouilli 3D se realizará la discretización de los elementos a analizar. El ensamblaje con la estructura global y respectivos ejes globales se realizará mediante la formulación co-rotacional. Analizando el modelo desde un punto de vista general, se plantea realizar un modelo de cálculo no-lineal mecánico debido a la distribución no uniforme de la temperatura en la sección y un cálculo no-lineal geométrico a nivel de elemento para poder captar las deformaciones. Se presentan los resultados de los primeros estudios realizados con la implementación del modelo térmico. Finalmente, se recopilan las conclusiones extraídas a partir de la validación del planeamiento numérico del modelo en los primeros estudios y de los puntos críticos detectados para su posterior análisis en el desarrollo de la tesis doctoral e líneas de investigación futuras.